基于MCR的歷史文化景觀廊道構(gòu)建研究
——以福州市為例

戴姍霖,柳書常，吳小剛

(福建農(nóng)林大學(xué)藝術(shù)園林學(xué)院，福建 福州 350002)

加強(qiáng)城市歷史文化保護(hù)的整體性規(guī)劃，對促進(jìn)城市歷史文化發(fā)展、彰顯城市風(fēng)貌具有重要意義。我國歷史文化名城的數(shù)量居世界之最，是我國乃至世界的重要財(cái)富。但在快速城市化背景下，不少歷史文化名城的傳統(tǒng)格局遭到現(xiàn)代建筑物等的沖擊，歷史文化特色和價(jià)值逐漸消失[1]。我國對歷史文化的保護(hù)行動(dòng)可以追溯至20世紀(jì)上半葉及之后頒布的多份歷史文化保護(hù)條例等，為歷史文化的保護(hù)提供了重要保障。但現(xiàn)實(shí)中多采用“單體保護(hù)”和“孤島式保護(hù)”等方式，難以形成完整的文化景觀，無法彰顯城市整體的歷史文化底蘊(yùn)。因此，如何突破文化遺產(chǎn)保護(hù)的局限，使其形成完整的文化景觀和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，是當(dāng)前歷史文化保護(hù)的重要發(fā)展所在[2]。

廊道是歷史文化景觀保護(hù)更新的策略之一。當(dāng)前廊道(綠道[3])構(gòu)建城市網(wǎng)絡(luò)的研究已成為城市規(guī)劃、景觀生態(tài)學(xué)、風(fēng)景園林學(xué)等多學(xué)科交叉的研究熱點(diǎn)。近年來不少學(xué)者提出運(yùn)用廊道的方式串聯(lián)文化遺址、歷史街區(qū)，構(gòu)建歷史文化遺產(chǎn)[2]、文化生態(tài)復(fù)合型[14]等廊道體系，對廊道的構(gòu)建原理有深入的探討。但從構(gòu)建過程和構(gòu)建方式上看，目前較為成熟的研究是利用已有的線性景觀構(gòu)建區(qū)域尺度較大的遺產(chǎn)廊道[15]，如法國“米迪運(yùn)河”、我國的“絲綢之路”以及驅(qū)動(dòng)鄉(xiāng)村振興的古驛道發(fā)展路線[16、17]等。較少依據(jù)節(jié)點(diǎn)串聯(lián)線性廊道，尤其缺少串聯(lián)城市中各歷史文化街區(qū)的廊道構(gòu)建研究。為此，依據(jù)歷史文化街區(qū)的空間分布并結(jié)合城市規(guī)劃構(gòu)建歷史文化景觀廊道網(wǎng)絡(luò)，對歷史城區(qū)保護(hù)十分必要。

福州市作為歷史文化名城，自2003年創(chuàng)建“國家園林城市”后，“十一五”、“十二五”期間分別針對城市綠地建設(shè)現(xiàn)狀提出了“城在山中、山在城中、碧水入廓、古城擁翠”和“建設(shè)生態(tài)園林城市，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展”的發(fā)展目標(biāo)，規(guī)劃建設(shè)132條綠道，擬串聯(lián)各座山體、各歷史文化空間單元和各類生態(tài)斑塊。2017年福州市開展了串綠成線(綠道)，串珠(公園綠地)成鏈的串珠公園建設(shè)。以此為契機(jī)，本文以福州市中心城區(qū)為研究對象，借鑒汪芳[18]提出的文化景觀安全格局，利用最小費(fèi)用路徑模型，以文化景觀為“源(Source)”，基于“節(jié)點(diǎn)—背景—聯(lián)系”三要素生成最小費(fèi)用路徑，通過重力模型篩選出關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的廊道作為區(qū)域歷史文化景觀廊道路線。并將構(gòu)建的廊道與當(dāng)前規(guī)劃的廊道進(jìn)行疊加分析，識別出具有歷史價(jià)值的歷史文化景觀廊道。最后根據(jù)景觀格局理論提出適宜廊道寬度的建議，以期為歷史城區(qū)的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 研究區(qū)概況

福州，自古以來是福建的中心城市。地處福建東部沿海，閩江下游(25°15′～26°39′N、118°08′～120°31′E)。全年溫暖濕潤，屬典型的亞熱帶季風(fēng)氣候。地形相對平坦，是典型的河口盆地。本研究區(qū)域福州中心城區(qū)的4個(gè)區(qū)，面積254.95 hm2。其城區(qū)始建于漢代的“冶城”(稱之為閩越古都)，歷經(jīng)晉、唐、宋、明[19]，城址基本未變，城池?cái)U(kuò)展均由北向南，發(fā)展為“山在城中，城在林中，人在綠中”的山水園林城市。根據(jù)《福州歷史文化名城保護(hù)規(guī)劃》和《福州市總體規(guī)劃(2015-2020)》，福州市中心城區(qū)內(nèi)有三坊七巷、上下杭?xì)v史文化街區(qū)等多個(gè)歷史文化節(jié)點(diǎn)(表1)。

表1 研究區(qū)內(nèi)歷史文化節(jié)點(diǎn)名錄

2 數(shù)據(jù)來源及處理

研究數(shù)據(jù)主要包括：《福州市總體規(guī)劃(2010—2020)》、福州市2017年12月21日軌道號為119-42，分辨率為30 m的Landsat遙感影像數(shù)據(jù)(來源于地理空間數(shù)據(jù)云：http://www.gscloud.cn/)和實(shí)地調(diào)研數(shù)據(jù)。

利用ENVI 5.3對Landsat遙感影像進(jìn)行大氣校正、圖像融合、圖像裁剪等預(yù)處理，并參考《全國土地分類(試行)》(2001年)、《土地利用現(xiàn)狀分類》(GB/T 21010-2017)和福州市土地利用的實(shí)際情況，采用最大似然法進(jìn)行監(jiān)督分類，共分為草地、耕地、林地、城市建設(shè)用地、未利用地、水體、道路七大類(圖1)?？傮w分類精度達(dá)93.17%，Kappa系數(shù)為0.89。

圖1 福州市中心城區(qū)土地利用類型分類Fig.1 Classification of land use types in Fuzhou

考慮空間距離因素和便于分析探討，本文將距離較近的歷史文化節(jié)點(diǎn)視為同一斑塊，共合并4個(gè)片區(qū)，20個(gè)歷史文化風(fēng)貌區(qū)(表1，圖2)。在ArcGIS軟件上對相關(guān)專題圖進(jìn)行地理配準(zhǔn)、矢量化，并結(jié)合實(shí)地調(diào)研情況，整理、提取研究區(qū)的歷史文化節(jié)點(diǎn)分布，構(gòu)建相應(yīng)數(shù)據(jù)庫。

圖2 研究區(qū)內(nèi)歷史文化節(jié)點(diǎn)分布Fig.2 Distribution of historical and cultural nodes in the study area

3 研究方法

3.1 廊道的構(gòu)建與提取

最小費(fèi)用路徑(Minimum Cumulative Resistance,MCR)由Knaapen等人提出[20]，是當(dāng)前景觀研究領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的一種評價(jià)方法，可以較為科學(xué)地確定廊道的位置和格局[21]。研究運(yùn)用MCR構(gòu)建歷史文化景觀廊道，可以理解為體驗(yàn)者沿著不同的景觀要素對歷史文化景觀體驗(yàn)和感知的過程。該過程從源地(歷史文化節(jié)點(diǎn))到目的地(另一節(jié)點(diǎn))經(jīng)過不同的景觀阻力面，阻力越大，則越不適宜開展活動(dòng)，阻力越小，越適宜建立廊道。正如生物物種在不同土地利用類型中的運(yùn)動(dòng)和遷移[18]。城市歷史文化需要通過人來傳播，與社會(huì)環(huán)境產(chǎn)生交互作用，進(jìn)而形成文脈的活態(tài)保護(hù)。為此，基于景觀生態(tài)學(xué)理論，通過以下3個(gè)步驟構(gòu)建歷史文化景觀廊道。

1)節(jié)點(diǎn)(源)識別

根據(jù)《福州市總體規(guī)劃(2010—2020)》，選取研究區(qū)中具有重大意義和價(jià)值的歷史文化節(jié)點(diǎn)(表1)作為源點(diǎn)。

2)背景

背景即研究區(qū)中不同的土地利用類型，如道路、水體等，相當(dāng)于景觀生態(tài)學(xué)中基質(zhì)。在不同的背景下，物種擴(kuò)散的難易程度不一。

3)聯(lián)系

節(jié)點(diǎn)之間往往通過不同的景觀類型建立連接。景觀類型阻力值的大小對節(jié)點(diǎn)的連接起到至關(guān)重要的作用。本文參考福州市的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值[22]和前人研究的賦值方法[21、23]，將景觀阻力值劃定在0～100之間。設(shè)定歷史文化風(fēng)貌區(qū)、歷史建筑群和歷史文化名村為源地，阻力值最小，設(shè)為5。建設(shè)用地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值最低，阻力值設(shè)為100。其他景觀類型阻力值如表2所示。

表2 福州市不同土地利用類型景觀阻力值確定

基于ArcGIS軟件完成研究區(qū)景觀阻力面的制作(圖3)，并采用成本距離模塊(Cost Distance)產(chǎn)生相應(yīng)的成本距離和方向數(shù)據(jù)，以及成本路徑模塊(Cost Path)獲得不同源地的最佳路徑。

圖3 景觀阻力值分布Fig.3 Distribution of landscape resistance value

最后，采用重力模型(也稱引力模型)提取兩節(jié)點(diǎn)(源)之間聯(lián)系比較強(qiáng)的廊道。該模型是城市與區(qū)域研究中的經(jīng)典模型之一,可以定量評價(jià)不同“源”點(diǎn)之間的作用強(qiáng)度，進(jìn)而判斷廊道的重要程度，公式為：

(1)

式中：Gab為a、b斑塊節(jié)點(diǎn)間的引力，Na、Nb為兩個(gè)“源”點(diǎn)的面積大小，Dab為兩個(gè)“源”點(diǎn)的距離。

3.2 廊道適宜寬度確定

在構(gòu)建廊道的基礎(chǔ)上，參考前人研究[21]，以“三生用地”分類劃分土地利用類型進(jìn)而確定適宜的廊道寬度。具體為：根據(jù)廊道兩側(cè)所處基質(zhì)的不同對廊道進(jìn)行分類，將研究區(qū)歷史文化景觀廊道劃分為

靠近濱水、道路、公園綠地和山體的廊道(以下簡稱濱水廊道、道路廊道、公園綠地廊道和山體廊道)。對不同類型的廊道設(shè)定5、10、20、30、40、50、60、100、120、160、200 m的緩沖區(qū)寬度，并結(jié)合土地利用類型確定不同廊道寬度的“三生”用地類型(生產(chǎn)生態(tài)用地(耕地)、生態(tài)生產(chǎn)用地(草地、林地)、生活生產(chǎn)用地(建設(shè)用地、未利用地、道路)和生態(tài)用地(水體))的面積占比，確定出最佳的廊道寬度。

4 結(jié)果分析

4.1 歷史文化景觀廊道的識別與篩選

由福州市不同土地利用類型的面積占比可知建設(shè)用地面積占比最大，達(dá)47.24%(表2)，說明在整個(gè)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的景觀功能中起主導(dǎo)作用。其次為林地和水域，面積占比分別為14.42%和12.01%。通過“節(jié)點(diǎn)—背景—聯(lián)系”三要素構(gòu)建的景觀阻力面可知，景觀阻力值較小的區(qū)域主要分布在鼓樓區(qū)的北部、倉山區(qū)的中部和南部，主要為高蓋山、金牛山等自然山體。

考慮到MCR構(gòu)建的廊道在每兩個(gè)“源”點(diǎn)之間至少生成一條廊道，因此采用重力模型辨別研究區(qū)不同源點(diǎn)間的引力值(表3)，篩選出引力值較大的廊道。可知?dú)v史節(jié)點(diǎn)編號(片區(qū))1、2、3、4之間的關(guān)聯(lián)性強(qiáng)度大于其他歷史節(jié)點(diǎn)，其中片區(qū)1、2、3中的西湖歷史文化風(fēng)貌區(qū)、三坊七巷歷史文化街區(qū)和上下杭?xì)v史文化街區(qū)作為福州市規(guī)劃的歷史文化名片，是當(dāng)前福州市歷史文化名城規(guī)劃保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域。由于引力越大，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系越緊密，故剔除節(jié)點(diǎn)之間聯(lián)系強(qiáng)度低于500，引力較小的廊道。并將引力值大于500的重要廊道作為福州市中心城區(qū)歷史文化景觀廊道(圖4)。

表3 引力矩陣

圖4 廊道篩選結(jié)果Fig.4 Result of corridor selection

4.2 歷史文化景觀廊道與當(dāng)前規(guī)劃廊道疊加結(jié)果

將基于MCR生成的歷史文化景觀廊道(圖5)與福州市當(dāng)前規(guī)劃的廊道進(jìn)行疊加分析。由于規(guī)劃的廊道密度較高，研究所提取的歷史文化景觀廊道與其具有較高的重合度(圖6)。重疊部分表明此區(qū)域的廊道具有一定的歷史價(jià)值，可在當(dāng)前規(guī)劃的基礎(chǔ)上作為研究區(qū)歷史文化傳播的主要線路。

圖5 基于MCR提取的歷史文化廊道網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果Fig.5 Result of historical and cultural corridors network based on MCR extraction

圖6 歷史文化景觀廊道與當(dāng)前規(guī)劃廊道疊加結(jié)果Fig.6 Superposition result of historical and cultural landscape corridors and current planning corridors

根據(jù)福州市《城市綠化環(huán)境綠道政治設(shè)計(jì)細(xì)則(試行稿))》中指出福州市歷史文化型綠道分布主要沿歷史文化街區(qū)(如三坊七巷、朱紫坊)分布，一般為沿河綠道和沿街綠道。故將此區(qū)域局部放大的歷史文化景觀廊道(圖7)與當(dāng)前規(guī)劃情況進(jìn)行對比(圖8)，可知由MCR構(gòu)建的歷史文化景觀廊道與福州市的綠道建設(shè)基本吻合。此外，福州市規(guī)劃的132條綠道，其中歷史文化型廊道10條、總長30 km。而通過重力模型篩選、提取的歷史文化景觀廊道總長度為106.97 km，超過了福州市規(guī)劃的歷史文化廊道長度。主要原因是當(dāng)前福州市對歷史文化街區(qū)的規(guī)劃重心主要集中在鼓樓區(qū)和臺江區(qū)內(nèi)，尚未與周邊的歷史文化名村形成聯(lián)系。

4.3 綠色廊道的適宜寬度分析

根據(jù)“三生”用地類型的分類依據(jù)，計(jì)算不同類型廊道寬度的土地利用功能類型面積占比(表4，表5，表6,表7)。整體上廊道的主要構(gòu)成要素為生態(tài)生產(chǎn)用地。隨著廊道變寬，其優(yōu)勢逐漸減弱，生活生產(chǎn)用地面積逐漸增加。有學(xué)者指出濱水廊道的寬度達(dá)到30 m之后，其生態(tài)效果逐漸凸顯[24]。結(jié)合表4可知，研究區(qū)濱水廊道寬度達(dá)到60 m之后，生活生產(chǎn)用地面積占比快速增加，生態(tài)生產(chǎn)用地面積占比逐漸減少。為此，研究認(rèn)為，濱水廊道寬度在30～60 m之間較為適宜。

表4 濱水廊道土地利用功能類型面積占比

從道路廊道的土地利用功能類型面積占比(表5)可知，寬度在5～20 m時(shí)，生態(tài)生產(chǎn)用地是其主導(dǎo)景觀，生活生產(chǎn)用地的面積占比相對較小。同理，從土地利用類型角度看，公園綠地廊道寬度在50 m之后，生活生產(chǎn)用地面積占比快速增加(表6)。山體廊道寬度達(dá)到60 m時(shí)，生活生產(chǎn)用地面積占比亦逐漸增長(表7)。綜合考慮認(rèn)為，公園綠地廊道和山體廊道寬度在30～50 m和30～60 m較為適宜，具有較好的景觀空間結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能。

表6 公園綠地廊道土地利用功能類型面積占比

表7 山體廊道土地利用功能類型面積占比

5 結(jié)論與討論

本文依據(jù)城市土地利用類型和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值確定研究區(qū)的景觀阻力值，構(gòu)建了“節(jié)點(diǎn)(源)—背景—聯(lián)系”的歷史文化景觀廊道。其結(jié)果與當(dāng)前福州市的規(guī)劃發(fā)展情況基本吻合，MCR構(gòu)建的歷史景觀廊道中源點(diǎn)聯(lián)系強(qiáng)度大的主要分布在西湖歷史文化風(fēng)貌區(qū)、三坊七巷歷史文化街區(qū)、上下杭?xì)v史文化街區(qū)周邊。通過最小費(fèi)用路徑模型、重力模型構(gòu)建并篩選的廊道與當(dāng)前規(guī)劃的廊道基本重合。當(dāng)前福州市規(guī)劃的廊道多以通勤廊道為主(綠化帶、交通道路兩側(cè)構(gòu)建廊道)，主要考慮到居民出行的便捷性、廊道的成本值等原因。因此，在今后的綠道規(guī)劃中應(yīng)注重整合歷史街區(qū)的全面發(fā)展，使其形成整體的網(wǎng)絡(luò)布局。

在現(xiàn)有城市土地緊張情況下，探討適宜廊道寬度的建設(shè)顯得尤為重要。由于廊道寬度受多因素的影響[25]，本文嘗試運(yùn)用“三生用地”分類劃分土地利用類型的方法對適宜廊道寬度進(jìn)行判定，認(rèn)為靠近濱水、交通道路、公園綠地和山體區(qū)域的廊道寬度分別設(shè)置為30～60 m、5～20 m、30～50 m和30～60 m較為適宜。

總的來說，歷史文化景觀廊道能夠串聯(lián)起各個(gè)歷史街區(qū)，作為歷史文化傳播的線性空間，使其在空間上形成整體，能夠保持歷史文化名城的傳統(tǒng)格局。同時(shí)能夠聯(lián)系城市綠地的大、中、小斑塊，使城市綠地具有良好的連接度和多元化。本文構(gòu)建的歷史文化景觀廊道適宜寬度的判定，充實(shí)了歷史文化街區(qū)整體空間保護(hù)形式。